通扬运河大桥系杆拱构件安装施工工艺介绍

狄红义

(江苏东南交通工程咨询监理有限公司)

1 工程概况

该通扬运河大桥位于334省道如皋东段，在江苏省如皋市丁堰镇。中心桩号为K70+158，主桥为钢筋混凝土下承式系杆拱桥，引桥为装配式部分预应力混凝土组合箱梁，全桥跨径为4×25+88.4+4×25 m，桥梁全长294.68 m。

主桥采用预应力混凝土下承式系杆拱，为刚性系杆刚性拱，计算跨径86.1 m，矢跨比1/6，矢高为14.35 m，拱轴线为二次抛物线。系杆采用箱形截面，梁高1.9 m，宽1.2 m，为全预应力构件;拱肋采用等截面“I”字形截面，梁高1.4 m，宽1.2 m，为钢筋混凝土构件;每片拱设间距为5.35 m的吊杆15根，吊杆为柔性吊杆，采用PES-109镀锌φ5平行钢丝;风撑设置六道，采用等截面“I”字形截面，高0.8 m，宽0.6 m;端横梁高度为1.53～1.78 m;中横梁高度为1.28～1.53 m;梁顶设有0.28 m宽现浇混凝土，桥面单向2%横坡通过横梁高度的变化调整。每一系杆内布设12束钢绞线，为6束15φs15.2 mm和6束13φs15.2 mm钢绞线，钢束锚下张拉控制应力为0.72fpk。每根中横梁内布设4束钢绞线，每束为10φs15.2 mm钢绞线，每根端横梁内布设4束钢绞线，每束为10φs15.2 mm钢绞线，每束锚下张拉控制应力为0.75fpk。

上部结构为预制安装施工，主要预制件的分段长度和重量见表1。

表1 主要预制件分段长度和重量

2 主要施工工艺

2.1 预制构件吊装准备

(1)预制构件安装采用150 t浮吊，最大吊装高度为45 m;安装前应仔细检查吊装设备，进行卷扬机、扒杆和吊具、钢丝绳、电器设备及操作设备的检修保养，排除隐患，保持浮吊良好的工作状态，避免吊装过程中出现故障;此外，还应对浮吊进行吊装试验，确保不影响施工。

(2)混凝土构件抗压强度并验算抗弯强度、检查混凝土结构尺寸和预埋件的位置，做好结构端部混凝土凿毛清洗和预埋件表面清理工作，便于就位对接时焊接劲性骨架;确定各块件顶面中心线和端截面上下口中心点，作为安装时的控制点;此外，及时做好混凝土表面清理工作，安装好相关部位安全设施。

(3)检查现场电力、道路、人员准备情况;检查支架的稳定情况、支点砂筒的位置和稳定性。

(4)检查缆风绳、紧锁器是否配齐。

(5)对岸边测量控制点及支架上的控制点进行检查、复测。并在支架上弹出纵横构件轴线的控制线，便于构件就位时与中心线对应。

(6)根据试验对临时支座预留一定超高，便于支墩沉降稳定后调节到设计高程。

(7)确定吊装顺序:边段系杆—中段系杆—中横梁—边段拱肋—中段拱肋—风撑。

(8)沉降观测:构件吊装就位后，立即在构件上支点处设置沉降观测点，开始每2 h观测一次，以后观测时间逐渐延长，待观测的3 d内沉降量不超过3 mm即可视为已稳定，可立模进行接头混凝土的施工，观测过程中必须做好记录，保留原始数据备案。

2.2 拱脚、端横梁的现浇和系杆预制构件安装

(1)首先安装下游侧边段系杆预制构件，以浮吊吊起构件达到一定高度后缓慢平移至安装位置后慢慢落座;为确保其就位后便于纵横向作细微调整，可在系杆两端和横向设缆风，用手拉葫芦或紧锁器来调整。

(2)在墩顶观测平台上，用全站仪和水准仪同时观测系杆预制构件部分的中心标记，人工调节构件的平面位置及下部可调节装置使其符合设计安装要求;并以钢尺作直观复核。

(3)当单片构件坐标及高程符合要求后，系好左右缆风固定在地锚上，调整缆风上的用手拉葫芦或紧索器，保证其横向稳定，并开始进行接头处劲性骨架焊接;用同样的方法吊装横向对应边段系杆构件，固定好缆风后用型钢在靠近构件两端中横梁处焊接对撑，并用全站仪及水准仪跟踪观测，直至符合要求为止，此时浮吊才能脱钩，再安装下一根系杆。

(4)湿接头接缝钢筋焊接应符合施工规范要求，所有湿接头接缝连接钢筋焊接完成后，进行安装接缝模板浇筑同标号的混凝土，并按要求覆盖洒水养护至少14 d。

(5)在以后吊装其他构件过程中，应每天对构件位移及高程进行观测，作好记录、加强分析。

2.3 第一批中横梁预制构件安装

(1)中横梁采用悬吊法安装，即在中横梁浇筑时在下部预埋2根直径25 mm的圆钢，在系杆预制时在与中横梁接头处上部预埋2根直径25 mm的圆钢，横梁就位时将圆钢焊接拉紧，浮吊放松后用手拉葫芦调整横梁位置，达到设计要求后焊接横梁骨架钢筋。

(2)中横梁钢筋全部焊接完成即开始安装预应力波纹管，进一步观测中横梁与系杆交接处的高程及坐标，符合要求后进行安装接缝模板浇筑同标号的混凝土，并覆盖洒水养护至少14 d。

2.4 张拉第一批中横梁及系杆预应力束、压浆和封锚

当中横梁强度达到设计强度100%后进行预应力索张拉。首先对称张拉4#、8#、12#中横梁 N1、N4钢束至设计张拉力后，再对称张拉系杆第一批预应力钢束 N8、N6、N5、N7至设计张拉力。

张拉后应不断地对系杆及中横梁体的变形情况、锚下混凝土有无异常现象，锚垫板、锚环、夹片及钢绞线有无回缩现象等全面观察检验。如有异常应采取措施进行处理，待监理工程师认可后方可进行下道工序。张拉经数小时后经观察检验无异常现象后，可将锚具外露的钢绞线用手砂轮机割断，预留长度不应小于30 mm。

压浆时，其顺序宜先下层后上层管道。压浆泵选用活塞式压浆泵，因此预应力孔道较长并采用二次压浆，压浆阻力较大，按规范要求，最大压力宜为1 MPa。

压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时再次压浆或灌浆。压浆后将其锚具周围冲洗干净，对压浆后的孔道予以保护，在未终凝前保证其不受震动，三天内不能有其他荷载作用在上面。

预应力张拉灌浆完成后，进行封锚作业。封锚之前，应对梁端混凝土凿毛，冲刷干净，然后将预留钢筋校直，并按设计要求设置封锚钢筋网，支挡封锚端模板浇注封锚混凝土。

封锚混凝土的强度等级与梁体混凝土强度相同。封锚端模板应牢固稳定，使浇注封锚混凝土后的梁体长度不超出梁体的设计长度，混凝土浇筑振捣应密实，外表平整光滑，与梁体相同，终凝后要进行覆盖洒水养护，养护时间不少于14 d。

2.5 拱肋和风撑预制构件安装

(1)拱肋吊装前对搭设好的支架的牢固性及稳定性进行全面的检查，并对支撑点进行坐标和水准复测，对拱肋中线及坐标标记点进行检查，弹线作标记;在拱肋下端系二根拉绳，上端距端部1 m处系好缆风，可使拱肋到位后由人工拉绳和缆风来调节拱肋的横向位置，待全部符合要求后开始进行吊装作业。

(2)首先吊装下游拱肋，拱肋边段按二点吊挂吊索，吊点位置同设计吊点，浮吊缓慢起吊到一定高度逐渐移动到位。下端先对准端块件拱座上标画的中线位置，拉绳实现就位，缆风在收紧和放松时应在测量观测下统一指挥进行，随拱肋接头高程的升降而放、收，拉动缆风使其中线位置大致符合设计线。拱肋上端应比设计分别高出20mm、50 mm。

(3)利用全站仪和水准仪在墩顶搭设的平台上进行跟踪观测拱肋接段上端和下端，为便于观测高程可挂钢尺作竖直标尺。

(4)收紧缆绳锚固保持浮吊原位不动，徐徐调整上下两吊索，调整拱肋中线和标高，实现拱肋徐徐落座(细微调整可用千斤顶来实现)。

(5)固定缆风，细调就位。

(6)用同样的方法吊装上游拱肋。

(7)在完成下游拱肋安装后，经复测在符合要求的情况下，开始安装其余拱肋。

(8)拱肋就位过程中用两台水准仪同时观测拱肋两端高程，用全站仪观测中线位置，徐徐放松吊索，使拱肋两端均匀下降，保持拱轴线。拱肋合龙时，每个接头点与设计标高之差不能超过±15 mm，中线偏差不能超过10 mm，否则应重新起吊进行调整。符合要求后固定缆风，细调就位，焊接端头劲性骨架和主筋使拱肋尽快成为无铰拱，则纵向稳定能得到满足。

(9)两幅拱肋合龙后应尽早安装风撑，使拱肋有足够的横向稳定性;其安装方法与中横梁相同。

(10)连接钢筋焊接后应按要求安装接缝模板，浇筑与梁同标号的混凝土，初凝后覆盖洒水养护不少于14 d，或喷洒养护剂养护。

(11)完成拱肋及风撑安装后，对两道拱肋驻点高程及中线位置测量，做好记录以便掌握吊杆张拉后拱肋的变形情况。

2.6 吊杆及第二批中横梁安装

(1)按设计要求安装成品吊杆钢束，方法是从下向上穿，用卷扬机向上提，到位后固定好下端锚头，从上端拱肋预设孔处进行张拉。

(2)张拉吊杆第一批预应力，张拉顺序按图纸设计进行，同一幅桥左右侧吊杆应同时对称进行张拉，施工工序图5#→3#→8#→2#→6#→4#→7#→1#。

(3)安装除4#、8#、12#中横梁外的其他中横梁，安装方法同4#、8#、12#中横梁，安装顺序按照图纸要求进行。并张拉其他中横梁的第一批钢束N1、N4钢束控制应力为0.75fpk。

张拉中要控制好锚下张拉应力，在张拉过程中跟踪观测拱肋、系杆对应位置的高程变化，并做好记录。

2.7 其他构件安装及张拉

(1)对称张拉系杆第二批 N1、N4、N9、N12预应力钢束，锚下张拉控制应力为0.72fpk。

(2)拆除所有临时支架，支架拆除必须对称进行，确保成型构件的整体受力稳定，防止构件受力不均产生裂缝或断裂。

(3)现浇中横梁二期混凝土强度达标后，采用不大于8 t汽车吊安装行车道板，其顺序应由两端向跨中对称安装。

(4)对称张拉系杆第三批预应力 N2、N3、N10、N11钢束，锚下张拉控制应力为0.72fpk。

(5)第二次张拉吊杆钢束，张拉顺序为5#→3#→8#→2#

→6#→4#→7#→1#。

(6)张拉其余中横梁第二批预应力钢束。

(7)张拉端横梁N3、N4和中横梁N2、N3钢束，钢束锚下张拉控制应力为0.75fpk。

上部构件吊装完毕后进行行车道板板缝浇筑，以及桥面铺装和防撞护栏的施工。

［1]公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)［S］.

［2]练学标，董云祥.洋河大桥120 m主跨钢管混凝土系杆拱整体安装工艺［J］.公路交通技术，2009，(4).

［3]中铁三局集团第二工程有限公司.新通扬运河大桥1～80 m系杆拱施工方案与工艺［J］.山西建筑，2008，(13).